JP5816046B2 - A method of storing bit-wise holographic data in parallel using a parallel light source - Google Patents

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Description

本技術は、概略的には、ビット単位のホログラフィデータ記憶技術に関する。より具体的には、本技術は、ホログラフィディスクの平行複製を行う方法及びシステムに関する。   The present technology generally relates to bit-wise holographic data storage technology. More specifically, the present technology relates to a method and system for performing parallel replication of holographic disks.

計算性能が進歩したので、計算技術は、特に、民生ビデオ、データ保管、文書記憶、画像処理、及び映画製作などの新しい適用分野に入ってきた。これらの適用例は、記憶容量及びデータ速度を増大させるデータ記憶技術の開発を推し進めてきた。   As computing performance has advanced, computing technology has entered new applications such as consumer video, data storage, document storage, image processing, and movie production, among others. These applications have driven the development of data storage technologies that increase storage capacity and data rate.

データ記憶技術の開発の1例は、光記憶システムの革新的に大きい記憶容量である可能性がある。例えば、1980年代初期に開発されたコンパクトディスクは、約650〜700MBのデータ、又は約74〜80分の2チャンネルオーディオプログラムの容量を有する。それに対して、1990年代初期に開発されたデジタル多用途ディスク(DVD)形式は、約4.7GB(1層)又は8.5GB(2層)の容量を有する。さらに、一層大きい記憶容量技術が、より高解像度のビデオ形式に対する需要などのより大きい需要に合わせるために開発されてきた。例えば、Blu−ray Disc(商標)形式などの大容量記憶形式は、1層ディスクには約25GB、又は2層ディスクには50GBを保持することができる。計算技術が進歩し続けるにつれて、一層大きい容量を有する記憶媒体が望まれる可能性がある。例えば、ホログラフィ記憶システム及びマイクロホログラフィ記憶システムが、記憶装置産業における容量増大要件を達成することができる、他の進歩する記憶技術の例である。   One example of the development of data storage technology may be the innovatively large storage capacity of optical storage systems. For example, compact discs developed in the early 1980's have a capacity of about 650-700 MB of data, or about 74-80 minutes of 2-channel audio program. In contrast, the digital versatile disc (DVD) format developed in the early 1990s has a capacity of about 4.7 GB (single layer) or 8.5 GB (double layer). In addition, larger storage capacity technologies have been developed to meet greater demands, such as the demand for higher resolution video formats. For example, a mass storage format such as the Blu-ray Disc ™ format can hold approximately 25 GB on a single layer disc or 50 GB on a dual layer disc. As computing technology continues to advance, storage media with greater capacity may be desired. For example, holographic storage systems and micro-holographic storage systems are examples of other advanced storage technologies that can achieve capacity increasing requirements in the storage industry.

ホログラフィ記憶は、感光記憶媒体内で2つの光ビームの交差により作られる3次元干渉パターンの影像である、ホログラム形式のデータ記憶である。ページに基づくホログラフィ技術及びビット単位のホログラフィ技術の両方を追求してきた。ページに基づくホログラフィデータ記憶では、デジタル形式でエンコードされたデータ(例えば複数のビット)を含む信号ビームが、化学反応をもたらす記憶媒体の体積内の参照ビームと重畳されるが、この参照ビームは、この体積内の媒体の屈折率を変調する。従って、通常、各ビットが干渉パターンの一部として記憶される。ビット単位のホログラフィ又はマイクロホログラフィデータ記憶では、全ビットが、通常は2つの記録用逆伝播集束ビームにより生成される、マイクロホログラム又はブラッグ反射回折格子として書き込まれる。次に、記録用ビームを再構成するのに、マイクロホログラムに反射する読出ビームを使用することによってデータが検索される。   Holographic storage is holographic data storage that is an image of a three-dimensional interference pattern created by the intersection of two light beams in a photosensitive storage medium. We have pursued both page-based holography technology and bit-wise holography technology. In page-based holographic data storage, a signal beam containing digitally encoded data (eg, multiple bits) is superimposed with a reference beam within the volume of the storage medium that results in a chemical reaction, Modulates the refractive index of the medium within this volume. Thus, typically each bit is stored as part of the interference pattern. In bit-wise holography or microholographic data storage, all bits are written as micro-holograms or Bragg reflection gratings, usually generated by two recording back-propagating focused beams. The data is then retrieved by using a read beam that reflects off the micro-hologram to reconstruct the recording beam.

ビット単位のホログラフィシステムは、より小さい空間の、層に集束するマイクロホログラムの記録を可能にし、従って、従来の光システムよりも大幅に大きい記憶容量を提供することができる。しかし、ビット単位のホログラフィシステムのバンド幅は、1つの伝送チャンネルの伝送速度、及びホログラフィ記憶ディスクの回転速度によって制限される可能性がある。例えば、Blu−ray(商標)システムの通常のディスク回転速度は、12倍BD速度で、約430メガビット/秒の1チャンネル伝送となる可能性がある。この伝送速度において、ディスクのデータ層当りの記録時間は、約500秒である。ビット単位のマイクロホログラフィシステムの伝送速度を増大させる技術は、効果的である可能性がある。   Bit-wise holography systems allow the recording of microholograms that are focused in layers in a smaller space, and thus can provide significantly greater storage capacity than conventional optical systems. However, the bandwidth of a bit-wise holography system can be limited by the transmission speed of one transmission channel and the rotational speed of the holographic storage disk. For example, the normal disk rotation speed of a Blu-ray ™ system may be about 430 Mbit / s single channel transmission at 12 times BD speed. At this transmission speed, the recording time per data layer of the disc is about 500 seconds. Techniques that increase the transmission rate of bit-wise microholography systems can be effective.

米国特許出願公開第2009/0147333号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0147333

本技術の実施形態は、複数の光波を1組の集束用要素に伝送及び出力するように構成された複数の光ファイバを有する光デバイスを提供する。1組の集束用要素は、複数の光ファイバによって出力される複数の光波を受けるように構成され、複数の照射スポットをホログラフィディスク上に集束するように構成される。複数の照射スポットの各照射スポットは、ホログラフィディスク内の複数のデータトラックのうちの1つの上に位置する。   Embodiments of the present technology provide an optical device having a plurality of optical fibers configured to transmit and output a plurality of light waves to a set of focusing elements. The set of focusing elements is configured to receive a plurality of light waves output by the plurality of optical fibers and configured to focus the plurality of irradiation spots onto the holographic disk. Each irradiation spot of the plurality of irradiation spots is located on one of the plurality of data tracks in the holographic disk.

別の実施形態は、複数の光波を伝送及び出力するように構成された光デバイスを提供する。本光デバイスは、第1の組の光学要素及び第2の組の光学要素を含む。第1の組の光学要素は、複数の光ファイバによって出力される複数の光波を受けるように構成され、ディスクの一方の側から、複数の光波をホログラフィディスク内の複数の第1の光スポットに集束するように構成され、複数の第1の光スポットの各光スポットは、光ディスク内の複数のデータトラックのうちの1つの上に位置する。第2の組の光学要素は、複数の光ファイバによって出力される複数の光波を受けるように構成され、ディスクの他方の側から、複数の光波をホログラフィディスク内の複数の第2の光スポットに集束するように構成され、複数の第2の光スポットの各光スポットは、複数の第1の光スポットの対応する光スポットと重畳し、ホログラムを形成する。   Another embodiment provides an optical device configured to transmit and output a plurality of light waves. The optical device includes a first set of optical elements and a second set of optical elements. The first set of optical elements is configured to receive a plurality of light waves output by a plurality of optical fibers, and from one side of the disk, the plurality of light waves are directed to a plurality of first light spots in the holographic disk. Constructed to focus, each light spot of the plurality of first light spots is located on one of the plurality of data tracks in the optical disc. The second set of optical elements is configured to receive a plurality of light waves output by a plurality of optical fibers, and from the other side of the disc, the plurality of light waves are directed to a plurality of second light spots in the holographic disc. The light spots are configured to converge, and each light spot of the plurality of second light spots overlaps with a corresponding light spot of the plurality of first light spots to form a hologram.

別の実施形態は、ホログラフィディスク内の平行データトラック上にマイクロホログラムを記録して読み出す方法を提供する。本方法は、光学システム内に光ファイバ束を設けることを含む。光ファイバ束は、複数の光ファイバを含み、光ファイバ束は、ホログラフィディスク内に集束スポットを形成するように構成される。本方法は、集束スポットが複数のデータトラック上に形成されるように、光学システム内の1以上の要素を調整することをさらに含む。   Another embodiment provides a method for recording and reading micro-holograms on parallel data tracks in a holographic disk. The method includes providing an optical fiber bundle in the optical system. The optical fiber bundle includes a plurality of optical fibers, and the optical fiber bundle is configured to form a focused spot in the holographic disk. The method further includes adjusting one or more elements in the optical system such that a focused spot is formed on the plurality of data tracks.

図面を通して同様の記号が同様の部品を表す、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点が、より十分に理解されよう。   These and other features, aspects and advantages of the present invention will be more fully understood when the following detailed description is read with reference to the accompanying drawings in which like characters represent like parts throughout the drawings.

ある実施形態に係るデータトラックを有する光ディスクを示す図である。1 is a diagram showing an optical disc having a data track according to an embodiment. FIG. ある実施形態に係るマイクロホログラフィ複製システムのブロック図である。1 is a block diagram of a microholographic replication system according to an embodiment. FIG. ある実施形態に係る単一ビーム複製技術と複数平行ビーム複製技術とを比較した概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram comparing a single beam replication technique and a multiple parallel beam replication technique according to an embodiment. ある実施形態に係るホログラフィディスクの複数のトラック上に平行に記録するマルチヘッドシステムの概略図である。1 is a schematic view of a multi-head system for recording in parallel on a plurality of tracks of a holographic disk according to an embodiment. FIG. ある実施形態に係るホログラフィディスクの複数のトラック上に平行に記録する複数のビームを伝送する単一ヘッドの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a single head transmitting multiple beams that are recorded in parallel on multiple tracks of a holographic disk according to one embodiment. ある実施形態に係る様々なタイプの偏光保持光ファイバ(PMF)を表す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating various types of polarization maintaining optical fibers (PMFs) according to an embodiment. ある実施形態に係るホログラフィディスクに入射する複数の光波の概略側面図である。2 is a schematic side view of a plurality of light waves incident on a holographic disc according to an embodiment. FIG. ある実施形態に係るホログラフィディスクにおける干渉を示す、図7の拡大概略図である。FIG. 8 is an enlarged schematic view of FIG. 7 illustrating interference in a holographic disc according to an embodiment. ある実施形態に係る偏光が1方向に並んだ複数の光ビームを伝送するように構成された、複数のPMFの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a plurality of PMFs configured to transmit a plurality of light beams in which polarized light according to an embodiment is aligned in one direction. ある実施形態に係る偏光が交互に並んだ複数の光ビームを伝送するように構成された、複数のPMFの断面図である。2 is a cross-sectional view of a plurality of PMFs configured to transmit a plurality of light beams with alternating polarizations according to an embodiment. FIG. ある実施形態に係る1波長及び異なる空間コヒーレンスで複数の光ビームを伝送するように構成された、複数のPMFの断面図である。2 is a cross-sectional view of a plurality of PMFs configured to transmit a plurality of light beams at one wavelength and different spatial coherence according to an embodiment. FIG. ある実施形態に係る異なる空間コヒーレンス及び異なる波長を有する複数の光ビームを伝送するように構成された、複数のPMFの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a plurality of PMFs configured to transmit a plurality of light beams having different spatial coherence and different wavelengths according to an embodiment. ある実施形態に係る溝付取付具に嵌合するように構成された、複数のPMFの断面図である。2 is a cross-sectional view of a plurality of PMFs configured to fit into a grooved fixture in accordance with an embodiment. FIG. ある実施形態に係るホログラフィ記憶媒体のトラックピッチに応じて傾斜する1次元ファイバアレイを示す概略図である。It is the schematic which shows the one-dimensional fiber array which inclines according to the track pitch of the holographic storage medium based on an embodiment. ある実施形態に係るホログラフィ記憶媒体のトラックピッチに応じて傾斜する2次元ファイバアレイを示す概略図である。It is the schematic which shows the two-dimensional fiber array which inclines according to the track pitch of the holographic storage medium based on an embodiment.

本技術の1以上の実施形態を以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、明細書には、実際の実装形態の特徴を全て説明するわけではない。いかなる工学技術又は設計プロジェクトでも同様であるが、いかなるこのような実際の実施形態の開発においても、実施形態ごとに異なる可能性があるシステム関連及びビジネス関連の制約に従うことなどの、開発者固有の目的を達成するのに、多くの実施形態に即した判断を行う必要があることを理解されたい。さらに、このような開発努力は、複雑で時間が掛かる可能性があるが、それでも、本開示の利益を受ける当業者にとっては、設計、加工、及び製造を行う日常業務であることを理解されたい。   One or more embodiments of the present technology are described below. In an effort to provide a concise description of these embodiments, the specification does not describe all features of an actual implementation. As with any engineering or design project, the development of any such actual embodiment is specific to the developer, such as following system-related and business-related constraints that may vary from embodiment to embodiment. It should be understood that in order to achieve the objective, a judgment according to many embodiments needs to be made. Moreover, such development efforts can be complex and time consuming, but it will be understood by those skilled in the art who benefit from this disclosure that they are routine tasks of designing, processing, and manufacturing. .

ビット単位のホログラフィデータ記憶システムには、通常、記録媒体(例えばホログラフィディスク)内の2つの重畳干渉ビームを放射することによって記録することが含まれる。集束ビームにより照射されるとき、体積反射鏡として作用するマイクロホログラムと呼ばれる微視的サイズの局在化するホログラフィパターンが存在するか、又は存在しないかによって、データビットを表す。例えば、図1に示すホログラフィディスク10は、その層内にデータビットをどのように構成することができるかを表す。通常、ホログラフィディスク10は、透明なプラスチック被覆に埋め込まれた1以上のデータ記憶層を含む平坦な円形ディスクである。データ層は、ビット単位のホログラフィデータ記憶に使用されるマイクロホログラムなどの、光を反射することができる多数の表面を含むことができる。ある実施形態では、データ層は、ディスク10に当たる強照射光ビームに反応するホログラフィ記録可能材料を含むことができる。例えば、様々な実施形態では、ディスク10の材料は、閾値反応性又は線形反応性とすることができる。データ層は、約0.05μm〜5μmの間の厚さとすることができ、約0.5μm〜250μmの間の間隔を有することができる。   Bitwise holographic data storage systems typically involve recording by emitting two superimposed interference beams in a recording medium (eg, a holographic disk). When illuminated by a focused beam, data bits are represented by the presence or absence of a microscopic sized localized holographic pattern called a micro-hologram that acts as a volumetric mirror. For example, the holographic disk 10 shown in FIG. 1 represents how data bits can be organized in that layer. Typically, the holographic disk 10 is a flat circular disk that includes one or more data storage layers embedded in a transparent plastic coating. The data layer can include a number of surfaces that can reflect light, such as micro-holograms used for bit-wise holographic data storage. In some embodiments, the data layer can include a holographic recordable material that is responsive to a strong illumination light beam striking the disk 10. For example, in various embodiments, the material of the disk 10 can be threshold responsive or linear responsive. The data layer can be between about 0.05 μm and 5 μm thick and can have a spacing between about 0.5 μm and 250 μm.

マイクロホログラム形式のデータは、通常、ディスク10の外縁部から内側限界部までの連続的な螺旋状トラック12内に記憶することができるが、同心円状の円形トラック又は他の構成を使用することができる。主軸穴14は、ホログラフィシステムの主軸の周りに係合するように寸法を決めることができ、データ記録及び/又は読出しのためにディスク10を回転させることができるようにする。   Data in the form of micro-holograms can usually be stored in a continuous spiral track 12 from the outer edge of the disk 10 to the inner limit, although concentric circular tracks or other configurations can be used. it can. The main shaft hole 14 can be sized to engage about the main shaft of the holographic system, allowing the disk 10 to be rotated for data recording and / or reading.

ホログラフィディスク10にマイクロホログラムを記録する一般的なシステムを、図2のブロック図に提供する。ホログラフィシステム16は、信号ビーム20及び参照ビーム22に分割することができる光源18を含む。説明するように、ある実施形態では、光源18(単一の光源又は複数の光源である可能性がある)は、ディスク10の平行トラック12上に記録する複数の平行光ビームを放射することができる。平行光源ビームは、平行信号ビーム20及び平行参照ビーム22に分割することもできる。信号ビーム20は、ディスク10上に記録するデータに応じて変調することができる(ブロック24)。ある実施形態では、プロセッサ40は、信号ビーム20の変調(ブロック24)を制御することができる。変調信号ビーム26は、光学素子兼サーボ機構システム28を通過することができ、光学素子兼サーボ機構システム28は、集束信号ビーム30をディスク10の特定の位置に集束するように構成された様々な光学及びサーボ機構デバイスを含むことができる。例えば、光学素子兼サーボ機構システム28は、集束信号ビーム30をディスク10の特定のデータ層又はデータトラック12に集束することができる。   A general system for recording micro-holograms on the holographic disk 10 is provided in the block diagram of FIG. The holographic system 16 includes a light source 18 that can be split into a signal beam 20 and a reference beam 22. As will be described, in one embodiment, the light source 18 (which may be a single light source or multiple light sources) may emit a plurality of parallel light beams that are recorded on parallel tracks 12 of the disk 10. it can. The parallel light source beam can also be split into a parallel signal beam 20 and a parallel reference beam 22. The signal beam 20 can be modulated in response to data to be recorded on the disk 10 (block 24). In certain embodiments, the processor 40 may control the modulation of the signal beam 20 (block 24). The modulated signal beam 26 can pass through an optical element and servo mechanism system 28, which can be configured to focus the focused signal beam 30 to a specific location on the disk 10. Optical and servomechanism devices can be included. For example, the optical element and servomechanism system 28 can focus the focused signal beam 30 onto a particular data layer or data track 12 of the disk 10.

参照ビーム22は、集束参照ビーム34をディスク10の特定のデータ層又はデータトラック12に集束するように設計された様々な光学素子兼サーボ機構デバイスを含む光学素子兼サーボ機構システム32を通過することもでき、集束参照ビーム34が集束信号ビーム30と重畳するようにする。マイクロホログラムは、ホログラフィディスク10内の、2つの重畳する逆伝播集束レーザビーム30及び34により形成された干渉パターンの照射スポットに記録することができる。ある実施形態では、記録されたマイクロホログラムは、集束参照ビーム34を使用してディスク10から検索することができる。データ反射光36と呼ばれる集束参照ビーム34の反射光は、信号検出用の検出器38において受け取ることができる。   The reference beam 22 passes through an optics and servomechanism system 32 that includes various optics and servomechanism devices designed to focus the focused reference beam 34 onto a particular data layer or data track 12 of the disk 10. The focused reference beam 34 overlaps the focused signal beam 30. The micro-hologram can be recorded in the irradiation spot of the interference pattern formed by the two overlapping back-propagating focused laser beams 30 and 34 in the holographic disk 10. In some embodiments, the recorded micro-hologram can be retrieved from the disk 10 using the focused reference beam 34. The reflected light of the focused reference beam 34, referred to as data reflected light 36, can be received at a detector 38 for signal detection.

連続する複数のマイクロホログラムは、主軸穴14を通して配置される主軸の周りにディスク10を回転させるとき、所望のトラックへの重畳する逆伝播集束ビームを保持することによって、ディスク10のトラック12上に記録することができる。通常、マイクロホログラムをホログラフィディスク10の適当なトラック12及び/又は層に正確に確実に記録するように、ある程度の逆伝播ビーム重畳を保持する。光学及びサーボ機構システム28及び32は、マイクロホログラム記録プロセス中にディスク回転によって所望の重畳を動的に保持するために利用することができる。   A plurality of successive micro-holograms are placed on the track 12 of the disk 10 by holding the overlapping back-propagating focused beam on the desired track as the disk 10 is rotated about the main axis disposed through the main shaft hole 14. Can be recorded. Usually, some degree of back-propagating beam superposition is maintained to accurately and reliably record micro-holograms on the appropriate tracks 12 and / or layers of the holographic disk 10. Optical and servomechanism systems 28 and 32 can be utilized to dynamically maintain the desired overlap by disk rotation during the micro-hologram recording process.

このような光学及びサーボ機構要素28及び32は、ホログラフィディスク10に記録するエンドユーザデバイスの複雑性を増大させる可能性がある。本技術は、単一ビーム露光を使用して、エンドユーザデバイスによりディスク10を変更及び/又は消去することができるように、マイクロホログラムを有するホログラフィディスク10を事前作成する方法及びシステムを提供する。ホログラフィディスクの事前作成は、ホログラフィディスク10の製造プロセス中にマイクロホログラムを記録することを指す。事前作成プロセス中に記録されたマイクロホログラムは、コード、アドレス、トラッキングデータ、及び/又は他の補助的な情報を表すことができる。事前記録されたマイクロホログラムは、重畳する逆伝播ビームではなく、単一ビームを使用して引き続き変更及び/又は消去することができる。従って、エンドユーザシステムは、事前作成されたホログラフィディスクにデータを記録するのに、重畳する逆伝播レーザビームを保持する必要がない。その代わりに、単一ビームを使用するエンドユーザシステムは、事前作成されたホログラフィディスク上でマイクロホログラムを記録、変更、及び/又は消去するのに使用することができる。   Such optical and servomechanism elements 28 and 32 may increase the complexity of the end user device recording on the holographic disk 10. The present technology provides a method and system for pre-creating a holographic disc 10 with micro-holograms so that the disc 10 can be modified and / or erased by an end user device using single beam exposure. Pre-creation of the holographic disk refers to recording a micro-hologram during the manufacturing process of the holographic disk 10. Microholograms recorded during the pre-creation process can represent codes, addresses, tracking data, and / or other ancillary information. The pre-recorded micro-hologram can be subsequently modified and / or erased using a single beam rather than a superimposed back-propagating beam. Thus, the end-user system does not need to hold the overlapping back-propagating laser beam to record data on a pre-made holographic disk. Instead, end-user systems that use a single beam can be used to record, modify, and / or erase micro-holograms on pre-made holographic discs.

ホログラフィディスクを事前作成するのに逆伝播ビームによってマイクロホログラムを記録することが、エンドユーザデバイスのマイクロホログラム変更の複雑性を低減することができる一方で、ディスクを事前作成するプロセスは、本技術によって改善することもできる。説明したように、ホログラフィディスク10を事前作成するとき、ディスク10は、ディスク10に導かれる重畳する逆伝播ビームがディスク10の選択されたトラック12及び/又は層上にマイクロホログラムを記録することができるように、ホログラフィシステム内で回転する。ディスク材料の機械強度によりある程度制限されるディスク10の回転速度は、マイクロホログラムの記録可能速度(伝送速度と呼ばれる)を制限する。例えば、Blu−ray Disc(商標)の通常のディスク回転速度は、12倍BD速度で、約430メガビット/秒の1チャンネルシステムの伝送速度となる可能性がある。この伝送速度において、ディスクのデータ層当りの記録時間は、約500秒である。   While recording a micro-hologram with a back-propagating beam to pre-create a holographic disk can reduce the complexity of changing the micro-hologram of the end-user device, the process of pre-creating the disk is It can also be improved. As explained, when the holographic disc 10 is pre-created, the disc 10 may record a micro-hologram on a selected track 12 and / or layer of the disc 10 with a superimposed backpropagating beam directed to the disc 10. Rotates in the holographic system so that it can. The rotational speed of the disk 10 limited to some extent by the mechanical strength of the disk material limits the recordable speed (referred to as transmission speed) of the micro-hologram. For example, the normal disc rotation speed of Blu-ray Disc ™ may be a transmission speed of a one-channel system of about 430 megabits / second at a 12 times BD speed. At this transmission speed, the recording time per data layer of the disc is about 500 seconds.

1以上の実施形態では、ホログラフィディスク10の伝送速度を増大させ、その記録時間を低減するのに、平行マイクロホログラム記録技術を使用することができる。例えば、平行マイクロホログラム記録は、ディスク10の複数のトラック12を照射するのに複数のビームをホログラフィディスクに導くことを含むことができる。ビームは、同じ組の光学要素を通ってほぼ同じ方向に伝播する光を集めることを指すことができ、様々な光源から発した光を含むことができる。複数の重複する逆伝播ビームが、ディスク10の平行トラック12内に記録される複数のマイクロホログラムをもたらす、複数の照射スポットの干渉パターンを形成することができるように、反対方向から複数のビーム(即ち逆伝播ビーム)をディスク10の複数のトラック12に導くこともできる。さらに、ある実施形態では、重畳するビームは、データ層平面の比較的小さい領域を有する集束スポットにおいて干渉することができる。干渉パターンの集中照射スポットは、非照射領域によって分離することができる。データ層上の照射領域を制限することにより、記録されるマイクロホログラムの深部領域は、所望のサイズに制限され、及び/又は所望のデータ層に制限することができる(例えば約0.05μm〜5μm)。   In one or more embodiments, parallel micro-hologram recording techniques can be used to increase the transmission speed of the holographic disk 10 and reduce its recording time. For example, parallel micro-hologram recording can include directing multiple beams to a holographic disk to illuminate multiple tracks 12 of the disk 10. A beam can refer to collecting light propagating in approximately the same direction through the same set of optical elements and can include light emitted from various light sources. Multiple beams (from the opposite direction) so that multiple overlapping back-propagating beams can form an interference pattern of multiple illumination spots, resulting in multiple micro-holograms recorded in parallel tracks 12 of the disk 10. That is, the back-propagating beam can be guided to a plurality of tracks 12 of the disk 10. Further, in some embodiments, the overlapping beams can interfere at a focused spot having a relatively small area in the data layer plane. The concentrated irradiation spot of the interference pattern can be separated by a non-irradiation region. By limiting the illuminated area on the data layer, the deep area of the recorded micro-hologram can be limited to the desired size and / or limited to the desired data layer (eg, about 0.05 μm to 5 μm). ).

図3A及び3Bの概略図は、マイクロホログラムを平行に記録する、2つの異なる手法を比較する。図3Aでは、単一ビーム手法42を使用する広範囲の照射は、マスターディスク46内の比較的広範囲を(例えば、複数のデータトラック12にわたって)照射するために単一ビーム44を使用することを含む。マスターディスク46は、複製ディスク10上に複製するデータを含むことができ、広範囲の複数データトラック12は、単一ビーム44によって、複数のデータトラック12上のデータを同時に複製することができる。マスターディスク46からの反射光48は、図3Aにレンズとして表される光作像システム50を通過することができるが、光作像システム50は、反射光48を集束し、集束反射光52を複製ディスク10に導くことができる。集束反射光52及び参照ビーム54が逆伝播し、干渉し、ホログラムパターン56を形成することができるように、単一の広範囲参照ビーム54を複製ディスク10の反対側に導くこともできる。複製ディスク10は、鉛直線L0、L1、及びL2により表される複数のデータ層を有することができる。 The schematics of FIGS. 3A and 3B compare two different approaches for recording micro-holograms in parallel. In FIG. 3A, wide range illumination using the single beam approach 42 includes using a single beam 44 to illuminate a relatively wide range within the master disk 46 (eg, across multiple data tracks 12). . The master disk 46 can contain data to be replicated on the replica disk 10 and a wide range of multiple data tracks 12 can simultaneously replicate data on the multiple data tracks 12 by a single beam 44. The reflected light 48 from the master disk 46 can pass through a light imaging system 50, represented as a lens in FIG. 3A, which focuses the reflected light 48 and produces a focused reflected light 52. It can be led to the duplicate disk 10. A single wide-range reference beam 54 can also be directed to the opposite side of the replica disk 10 so that the focused reflected light 52 and the reference beam 54 can back propagate, interfere, and form a hologram pattern 56. The duplicate disk 10 can have a plurality of data layers represented by vertical lines L 0 , L 1 , and L 2 .

しかし、単一ビーム44及び54の照射視野の増大は、通常、複製ディスク10内に記録されるホログラムの深部領域の増大をもたらす。深部領域の増大特性は、ディスク10のより大きい厚さ(単一ビーム44及び54の方向)を貫通し、複数層を貫通する可能性があるホログラムのサイズの増大を指すことができる。例えば、単一ビーム44及び54のいずれも層L1に導くことができるとき、このようなページに基づく広範囲照射システムに通常使用する線形材料は、広い照射範囲に対して比較的高感度である可能性があり、隣接層L0及びL2の材料は、単一ビーム44及び54に影響を受ける可能性もある。従って、1つのホログラフィパターンの記録が複数のデータ層を必要とする可能性があるので、ホログラム記録における深部領域の増大は、ホログラフィディスク10のデータ容量を制限、又は低減する可能性がある。 However, an increase in the field of view of the single beams 44 and 54 typically results in an increase in the deep area of the hologram recorded in the duplicate disk 10. The deep area increase characteristic can refer to an increase in the size of the hologram that penetrates the greater thickness of the disk 10 (in the direction of the single beams 44 and 54) and may penetrate multiple layers. For example, when both single beams 44 and 54 can be directed to layer L 1 , linear materials typically used in such page-based wide-area illumination systems are relatively sensitive to a wide illumination range. It is possible that the material of the adjacent layers L 0 and L 2 may be affected by the single beams 44 and 54. Accordingly, since the recording of one holographic pattern may require a plurality of data layers, the increase in the deep area in the holographic recording may limit or reduce the data capacity of the holographic disk 10.

本技術の1実施形態を、図3Bの複数平行ビーム手法58に示す。図3Aの単一ビーム手法42のように、単一ビームによって比較的広範囲を照射するのではなく、複数平行ビーム手法58は、ホログラフィディスク10に複数の逆伝播平行ビームを当てることを含む。1実施形態では、複数の平行信号ビーム60が、マスターディスク46に導かれ、マスターディスク46からの反射光62は、図3Bにレンズとして表される光作像システム50を通過することができるが、光作像システム50は、反射光62を集束し、集束反射光64を複製ディスク10に導くことができる。   One embodiment of the present technology is illustrated in the multiple parallel beam technique 58 of FIG. 3B. Rather than illuminating a relatively wide area with a single beam, as in the single beam technique 42 of FIG. 3A, the multiple parallel beam technique 58 involves directing multiple back-propagating parallel beams to the holographic disk 10. In one embodiment, a plurality of parallel signal beams 60 are directed to the master disk 46, and the reflected light 62 from the master disk 46 can pass through the optical imaging system 50, represented as a lens in FIG. 3B. The optical imaging system 50 can focus the reflected light 62 and direct the focused reflected light 64 to the replica disk 10.

複数の平行参照ビーム66をディスク10の反対側に導くこともできる。ある実施形態では、平行参照ビーム66及び平行信号ビーム60を、共通の平行チャンネル光源18(図2)から分割することができ、ある実施形態では、平行参照ビーム66及び平行信号ビーム60を、様々な光源から伝送することができる。平行参照ビーム66及び集束反射光64は、逆伝播し、干渉し、ディスク10のデータ層(例えばデータ層L1)上に干渉パターンを形成することができる。干渉パターンは、非照射領域により分離される複数の照射スポット(例えば、各スポットが逆伝播平行ビームの対の1つの干渉に対応することができる)を含むことができる。干渉スポットのそれぞれは、データ層L1内のマイクロホログラム68を形成することができる。(単一ビーム手法42での広範な領域ではなく)データ層L1のデータ層平面全体の領域に対してデータ層平面のわずかな部分のみを照射するので、照射パターンのビームスポット(又はマイクロホログラム68)のそれぞれを1つのデータ層L1内に比較的集束することができ、ディスク10のデータ容量を増大させる可能性がある。 A plurality of parallel reference beams 66 can also be directed to the opposite side of the disk 10. In some embodiments, the parallel reference beam 66 and the parallel signal beam 60 can be split from a common parallel channel light source 18 (FIG. 2), and in some embodiments, the parallel reference beam 66 and the parallel signal beam 60 can be Can be transmitted from any light source. The parallel reference beam 66 and the focused reflected light 64 can propagate back and interfere to form an interference pattern on the data layer (eg, data layer L 1 ) of the disk 10. The interference pattern can include a plurality of illuminated spots separated by non-irradiated areas (eg, each spot can correspond to one interference of a pair of back-propagating parallel beams). Each of the interference spots can form a micro-hologram 68 in the data layer L 1 . Since only a small portion of the data layer plane is irradiated to the entire area of the data layer plane of the data layer L 1 ( not the wide area in the single beam technique 42), the beam spot (or micro-hologram) of the irradiation pattern is irradiated. 68) can be relatively focused in one data layer L1, which can increase the data capacity of the disk 10.

ある実施形態では、平行マイクロホログラム記録に複数の平行ビームを使用することは、図4に示す複数の光学ヘッドを利用する可能性がある。光学ヘッド70は、単一ビームを照射することができ、複製システム16(例えば図2)内の複数の光学ヘッド70を、ディスク10のデータトラック12上にビーム60がそれぞれ当たるように配置することができ、複数のビーム60が複数のトラック12に平行に照射するようにする。ある実施形態では、各光学ヘッドは、ビーム60をトラック12上に集束するように構成された別個の光学素子を有することができる。さらに、光学ヘッドの追加の組は、ディスク10に反対方向から当たるように構成することができ、各光学ヘッド70から放射された平行ビーム60が、逆伝播し、ディスク10の1層内のデータトラック12で干渉するようにする。ある実施形態では、光学ヘッド70は、1以上のドーブプリズム、ペンタプリズム、又は他の光学要素を含むことができる。   In some embodiments, using multiple parallel beams for parallel micro-hologram recording may utilize multiple optical heads as shown in FIG. The optical head 70 can irradiate a single beam, and a plurality of optical heads 70 in the replication system 16 (eg, FIG. 2) are positioned so that the beam 60 impinges on the data track 12 of the disk 10, respectively. The plurality of beams 60 irradiate the plurality of tracks 12 in parallel. In certain embodiments, each optical head can have a separate optical element configured to focus the beam 60 onto the track 12. Further, an additional set of optical heads can be configured to strike the disk 10 from opposite directions, so that the parallel beam 60 emitted from each optical head 70 is back-propagated and data in one layer of the disk 10 is transmitted. Interference is made at the track 12. In certain embodiments, the optical head 70 can include one or more dove prisms, pentaprisms, or other optical elements.

図5に示す別の実施形態では、複数の平行ビームを使用する平行マイクロホログラム記録は、光学素子の1組から複数の光ビーム60を平行に伝送する光学ヘッド72を利用することができる。1実施形態では、単一の光学ヘッド72からの複数の平行信号ビーム60を、光ビームを伝送するのに適した個々のファイバの束を通って伝送させることができ、各ビームが、光学ヘッド72からディスク10の複数のトラック12上に伝送されるとき、離散的となるようにする。説明するように、光学ヘッド72は、複数のビーム60によってデータ平面(例えば、ディスク10の1以上のデータ層)上に形成される照射パターンを縮小するように構成された作像光学素子を含むことができるか、又はその作像光学素子に結合することができる。照射パターンの縮小によって、各照射スポットがディスクのデータトラック12に記録される確率が増大する可能性がある。ある実施形態では、光学ヘッド72は、ドーブプリズム、ペンタプリズム、又は他の光学要素を含むことができる。ディスク10の反対側から個々のファイバの別の束を有する別の光学ヘッド74から逆伝播平行ビーム66を伝送することにより、又は平行ビームを(図2に関して論じたように)信号ビーム60及び参照ビーム66に分割することにより、逆伝播平行信号ビーム60を得ることができる。   In another embodiment shown in FIG. 5, parallel micro-hologram recording using multiple parallel beams can utilize an optical head 72 that transmits multiple light beams 60 in parallel from a set of optical elements. In one embodiment, multiple parallel signal beams 60 from a single optical head 72 can be transmitted through a bundle of individual fibers suitable for transmitting the light beam, with each beam being an optical head. When transmitted from 72 to a plurality of tracks 12 of the disk 10, it is made discrete. As will be described, the optical head 72 includes imaging optics configured to reduce the illumination pattern formed on the data plane (eg, one or more data layers of the disk 10) by the plurality of beams 60. Or it can be coupled to the imaging optics. Reduction of the irradiation pattern may increase the probability that each irradiation spot is recorded on the data track 12 of the disc. In certain embodiments, the optical head 72 may include a dove prism, a pentaprism, or other optical element. By transmitting a back-propagating parallel beam 66 from another optical head 74 having another bundle of individual fibers from the opposite side of the disk 10, or the parallel beam (as discussed with respect to FIG. 2) and the signal beam 60 and reference By splitting the beam 66, a back-propagating parallel signal beam 60 can be obtained.

1以上の実施形態では、個々の光ファイバの束は、複数のビーム(即ち光波)をホログラフィディスク10に伝送するのに使用することができる。例えば、ファイバ束は、複数のビーム60を伝送するのに適した複数の光学ヘッド70、又は単一の光学ヘッド72を通して光波を出力することができる。ファイバ束は、単一モードのファイバなどの複数の光ファイバを含むことができる。ある実施形態では、ファイバ束は、複数の偏光保持光ファイバ(PMF又はPMファイバ)を含むことができる。PMファイバは、ファイバを通して伝送される直線偏光した光波の偏光が光波の伝播中に保持される、光ファイバである。ある実施形態では、記録用又は逆伝播する光波は、各PMファイバを通って伝播し、ディスク10上にマイクロホログラムを事前記録することができる。光波は、通常、PMファイバ内に発射される前に偏光素子によって偏光され、PMファイバ内の温度及び応力などの様々な要素に応じて、偏光された光波の偏光を、PMファイバの入力部から出力部までほぼ保持することができる。   In one or more embodiments, a bundle of individual optical fibers can be used to transmit multiple beams (ie, light waves) to the holographic disk 10. For example, the fiber bundle can output light waves through multiple optical heads 70, or a single optical head 72, suitable for transmitting multiple beams 60. The fiber bundle can include a plurality of optical fibers, such as single mode fibers. In some embodiments, the fiber bundle can include a plurality of polarization maintaining optical fibers (PMF or PM fibers). PM fiber is an optical fiber in which the polarization of a linearly polarized light wave transmitted through the fiber is maintained during the propagation of the light wave. In certain embodiments, a recording or backpropagating light wave can propagate through each PM fiber to pre-record microholograms on the disk 10. The light wave is usually polarized by a polarizing element before being launched into the PM fiber, and depending on various factors such as temperature and stress in the PM fiber, the polarization of the polarized light wave is removed from the input of the PM fiber. The output part can be almost held.

図6は、本技術に使用することができるPMファイバの3つの例の断面図を示す。PMファイバ76、78、及び80は、それぞれ、ファイバコア82内に応力を誘導するように設計することができる。例えば、PMファイバ76は、Corning(登録商標)により製造されたPandaPMファイバと同様である可能性があり、PMファイバ80は、Fibercore(登録商標)により製造されたボウタイPMファイバと同様である可能性がある。PMファイバの他の構成及びタイプは、本技術に応じて使用することができる。応力は、PMファイバ76、78、及び80の全長を通して、コア82と位置合わせされた様々な形の応力ロッド84によって誘導することができる。ある実施形態では、加わった温度は、PMファイバ76、78、及び80を通って伝播する光波の偏光を保持するのに寄与する、ファイバコア82上の応力ロッド84の熱膨張をもたらす可能性がある。   FIG. 6 shows cross-sectional views of three examples of PM fibers that can be used in the present technology. PM fibers 76, 78, and 80 can each be designed to induce stress in fiber core 82. For example, PM fiber 76 may be similar to PandaPM fiber manufactured by Corning®, and PM fiber 80 may be similar to bowtie PM fiber manufactured by Fibercore®. There is. Other configurations and types of PM fibers can be used depending on the technology. Stress can be induced through various lengths of stress rod 84 aligned with the core 82 through the entire length of the PM fibers 76, 78, and 80. In certain embodiments, the applied temperature can result in thermal expansion of the stress rod 84 on the fiber core 82 that contributes to maintaining the polarization of the light waves propagating through the PM fibers 76, 78, and 80. is there.

複数のPMファイバ76、78、及び80を有するPMファイバ束によりホログラフィディスク10に事前記録することによって、照射光スポットのパターンは、ディスク10上に形成され、ディスク10の複数のデータトラック12上に記録することができる。説明したように、ディスク10が回転しながら複数の平行データトラック12上に記録することによって、伝送速度は増大し、ディスク10にデータを事前作成し、又は書き込むのに必要な時間は減少する。しかし、PMファイバ76、78、及び80の束の平行性及び物理的接近性は、伝播光波の隣接するチャンネル間に干渉をもたらす可能性がある。図7及び8は、隣接するチャンネル間で干渉がどのように起こる可能性があるかを示す。図7では、平行信号ビーム26は、光学システム28(例えばレンズ)を通過することができ、集束信号ビーム30は、ディスク10の方に導くことができる。集束信号ビーム30は、ディスク10の平面上に集束し、マイクロホログラムに平行に書き込むことができる。   By pre-recording on the holographic disk 10 with a bundle of PM fibers having a plurality of PM fibers 76, 78, and 80, the pattern of the illuminated light spot is formed on the disk 10 and on the plurality of data tracks 12 of the disk 10. Can be recorded. As described, recording on multiple parallel data tracks 12 while the disk 10 is rotating increases the transmission rate and reduces the time required to pre-create or write data to the disk 10. However, the parallelism and physical accessibility of bundles of PM fibers 76, 78, and 80 can cause interference between adjacent channels of propagating light waves. FIGS. 7 and 8 show how interference can occur between adjacent channels. In FIG. 7, the parallel signal beam 26 can pass through the optical system 28 (eg, a lens) and the focused signal beam 30 can be directed toward the disk 10. The focused signal beam 30 can be focused on the plane of the disk 10 and written parallel to the micro-hologram.

図7の拡大図を図8に示すが、集束信号ビーム30は、焦点面86上の複数の照射スポット88上に集束する。複数の照射スポット88のそれぞれは、マイクロホログラムを示すことができ、ディスク10の異なるデータトラック12上に集束することができる。焦点面86は、ディスク10の1つのデータ層又は複数のデータ層を表すことができる。図8に示すように、ビーム30は、焦点面86のスポット88上に集束する前に重畳し、ディスク10内に干渉領域90を形成する。図8に影の領域として表した干渉領域90がディスク10内で発生すると、事前に記録された層のデータエラーにつながる可能性があるクロストークが発生する可能性がある。例えば、干渉領域90が、事前に記録された焦点面92(例えば、事前に記録された層)上に発生すると、焦点面92上にデータエラー又はデータの消去が発生する可能性がある。   An enlarged view of FIG. 7 is shown in FIG. 8, and the focused signal beam 30 is focused on a plurality of irradiation spots 88 on the focal plane 86. Each of the plurality of illuminated spots 88 can represent a micro-hologram and can be focused on a different data track 12 of the disk 10. The focal plane 86 can represent one data layer or multiple data layers of the disc 10. As shown in FIG. 8, the beam 30 overlaps before focusing on a spot 88 on the focal plane 86 to form an interference region 90 in the disk 10. When the interference area 90 represented as a shadow area in FIG. 8 occurs in the disc 10, there is a possibility of crosstalk that may lead to a data error in a previously recorded layer. For example, if the interference region 90 occurs on a pre-recorded focal plane 92 (eg, a pre-recorded layer), data errors or erasure of data may occur on the focal plane 92.

ある実施形態では、平行データチャンネルの干渉及び/又はクロストークを最小化するのに、様々な偏光又は波長制御方式を使用することができる。このような技術を図9〜12において全体的に説明する。ある実施形態では、PMファイバ束98は、複数のPMファイバ96を含むことができる。図9に示すように、平行PMファイバ96のそれぞれを通って伝播する光波の偏光94は、1方向に並ぶことができ、光波間のクロストークは、より小さいコヒーレンス長(約30μm)を有する光波を、ファイバ束98の入力部に結合する1以上のレーザダイオード内に導くことによって低減することができる。ファイバ束98に入力する光波の1以上のコヒーレンス長を低減することによって、ディスク10内の干渉の確率を低減することができる。   In certain embodiments, various polarization or wavelength control schemes can be used to minimize interference and / or crosstalk of parallel data channels. Such a technique is generally described in FIGS. In some embodiments, the PM fiber bundle 98 can include a plurality of PM fibers 96. As shown in FIG. 9, the polarizations 94 of the light waves propagating through each of the parallel PM fibers 96 can be aligned in one direction, and the crosstalk between the light waves is a light wave having a smaller coherence length (about 30 μm). Can be reduced by introducing it into one or more laser diodes that couple to the input of the fiber bundle 98. By reducing the coherence length of one or more of the light waves entering the fiber bundle 98, the probability of interference within the disk 10 can be reduced.

別の実施形態では、平行データチャンネル間のクロストークは、図10に示すように、隣接する光波が直交偏光するように構成することによって低減することができる。ファイバ束98内の隣接するPMファイバ96の光波間の直交出力偏光100は、ディスク10上の出力光波の干渉を低減することができる。ある実施形態では、様々な光偏光素子は、光波を偏光して直交出力偏光100を発生させるのに使用することができ、ある実施形態では、様々なタイプのPMファイバ76、78、及び80は、ファイバ束98内の平行光波の偏光状態に応じて、偏光状態を保持するのに使用することができる。例えば、PMファイバ76は、ある偏光方向に使用することができるが、PMファイバ78は、別の偏光方向に使用することができる。   In another embodiment, crosstalk between parallel data channels can be reduced by configuring adjacent light waves to be orthogonally polarized, as shown in FIG. The orthogonal output polarization 100 between the light waves of adjacent PM fibers 96 in the fiber bundle 98 can reduce interference of the output light waves on the disk 10. In certain embodiments, various light polarizing elements can be used to polarize light waves to generate orthogonal output polarization 100, and in certain embodiments, various types of PM fibers 76, 78, and 80 can be Depending on the polarization state of the parallel light waves in the fiber bundle 98, it can be used to maintain the polarization state. For example, PM fiber 76 can be used in one polarization direction, while PM fiber 78 can be used in another polarization direction.

ディスク10内の出力光波の干渉を低減するのに、PMファイバ束98を通して入力される光波の波長を制御することもできる。例えば、図11に示すように、ファイバ束98に入力する複数のレーザダイオードは、同じ波長(λ1)102で放射することができ、光波間のクロストークは、より小さいコヒーレンス長を有する光波を、レーザダイオードの1以上に導くことによって低減することができる。PMファイバ96のそれぞれを通して同じ波長の光を放射し、光波の1以上のコヒーレンス長を低減することによって、ファイバ束98から出力される光波の干渉を低減することができる。 In order to reduce interference of output light waves in the disk 10, the wavelength of light waves input through the PM fiber bundle 98 can also be controlled. For example, as shown in FIG. 11, a plurality of laser diodes input to the fiber bundle 98 can emit at the same wavelength (λ 1 ) 102, and crosstalk between light waves causes light waves having a smaller coherence length. It can be reduced by leading to one or more of the laser diodes. By emitting light of the same wavelength through each of the PM fibers 96 and reducing one or more coherence lengths of the light waves, interference of the light waves output from the fiber bundle 98 can be reduced.

さらに、別の実施形態では、平行データチャンネル間のクロストークは、図12に示すように、隣接する光波が様々な波長を有するように構成することによって低減することができる。例えば、複数のレーザダイオードは、2以上の波長(λ1及びλ2)104で光波をファイバ束98に入力し、ディスク10内の出力光波の干渉を低減することができる。以下の式(1)に説明するように、光波のコヒーレンス長は、その光波と、隣接する光波との間の波長の分離によって影響を受ける。2つの隣接する光波の波長間の分離が大きくなるほど、コヒーレンス長は小さくなる。 Furthermore, in another embodiment, crosstalk between parallel data channels can be reduced by configuring adjacent light waves to have various wavelengths, as shown in FIG. For example, a plurality of laser diodes can input light waves into the fiber bundle 98 at two or more wavelengths (λ 1 and λ 2 ) 104 to reduce interference of output light waves in the disk 10. As described in Equation (1) below, the coherence length of a light wave is affected by the wavelength separation between that light wave and the adjacent light wave. The greater the separation between the wavelengths of two adjacent light waves, the smaller the coherence length.

様々な実施形態では、平行データチャンネル間のクロストークを低減する上述の技術は、別々に、又は組み合わせて使用することができる。例えば、ファイバ束98は、同じ又は異なる出力偏光、コヒーレンス長、及び/又は波長を有する光波を伝送するように構成することができる。様々な特性を有するPMファイバ96をファイバ束98内に交互に並べる(例えば、交互配置する)ことができる。さらに、ファイバ束98の各PMファイバ96は、一定の出力偏光、コヒーレンス、及び/又は波長を有する光波を伝送するように構成することができ、あるいは、ファイバ束98の各PMファイバ96は、様々な特性を有する光波を伝送するように構成することができる。 In various embodiments, the techniques described above for reducing crosstalk between parallel data channels can be used separately or in combination. For example, the fiber bundle 98 can be configured to transmit light waves having the same or different output polarization, coherence length, and / or wavelength. PM fibers 96 having various characteristics can be alternately arranged (eg, interleaved) in the fiber bundle 98. Further, each PM fiber 96 in the fiber bundle 98 can be configured to transmit light waves having a constant output polarization, coherence, and / or wavelength, or each PM fiber 96 in the fiber bundle 98 can vary. It can be configured to transmit light waves having various characteristics.

ある実施形態では、ホログラフィディスク上にデータを平行に事前記録し、及び/又はデータを平行に記録する技術は、複数のレーザスポットを配置することも含み、従って、記録プログラムを通して各レーザスポットをディスク10上のデータトラック12に記録する。データトラックピッチが、CDディスクで約1.6μm、DVDで約0.74μm、Blu−ray Disc(商標)で約0.3μmであるとき、複数のデータトラックにわたる複数のレーザスポットの正確性を制御するのに、十分な測定精度を使用することができる。1以上の実施形態では、ファイバ束98内のPMファイバ76、78、及び80の配置を制御するのに、取付構造体を使用することができる。取付構造体の1例は、複数のPMファイバ96を挟み込む溝付上部106及び溝付下部108を含む、図13に示す溝付構造体である。溝付上部106及び溝付下部108のそれぞれは、PMファイバ96を所定の位置に保持する傾斜面を有する。1実施形態では、隣接するPMファイバ96の中心間運動を、約±0.25μm内に抑えることができる。ファイバ束98が、約1:5に縮小して出力光を焦点面に導くので、焦点面の最終位置公差は、約±0.05μmとすることができ、その公差は、約0.3μmのBlu−ray Disc(商標)トラックピッチよりも大幅に小さい。   In certain embodiments, techniques for pre-recording data in parallel on a holographic disk and / or recording data in parallel also include placing a plurality of laser spots, and therefore, each laser spot is recorded on the disk through a recording program. 10 on the data track 12. Controls the accuracy of multiple laser spots across multiple data tracks when the data track pitch is about 1.6 μm for CD discs, about 0.74 μm for DVDs, and about 0.3 μm for Blu-ray Disc ™ Sufficient measurement accuracy can be used to do this. In one or more embodiments, mounting structures can be used to control the placement of PM fibers 76, 78, and 80 within fiber bundle 98. One example of the mounting structure is the grooved structure shown in FIG. 13 that includes a grooved upper portion 106 and a grooved lower portion 108 that sandwich a plurality of PM fibers 96. Each of the grooved upper part 106 and the grooved lower part 108 has an inclined surface that holds the PM fiber 96 in place. In one embodiment, the center-to-center motion of adjacent PM fibers 96 can be limited to within about ± 0.25 μm. Since the fiber bundle 98 is reduced to about 1: 5 and guides the output light to the focal plane, the final position tolerance of the focal plane can be about ± 0.05 μm, and the tolerance is about 0.3 μm. Significantly less than Blu-ray Disc ™ track pitch.

隣接するPMファイバ96の中心間間隔(即ちピッチ)は、通常、約20μm〜250μmである。しかし、標準的ファイバ束98ピッチは、Blu−ray Disc(商標)のピッチ(0.3μm)よりも大幅に大きい。1以上の実施形態では、ホログラフィディスク10内の隣接するデータトラック12には、ファイバ束98を回転させることによって平行に記録することができる。ファイバ束98の回転角度は、ディスク10上の照射スポット間の間隔を制御する(例えば縮小する)ように調整することができる。例えば、ファイバ束98内のPMファイバ96のピッチ、ファイバ束98の回転角度、及びディスク10内のトラック12のピッチ間の関係を、以下の式(2)に表すことができる。   The spacing (i.e., pitch) between adjacent PM fibers 96 is typically about 20 to 250 [mu] m. However, the standard fiber bundle 98 pitch is significantly larger than the Blu-ray Disc ™ pitch (0.3 μm). In one or more embodiments, adjacent data tracks 12 in the holographic disk 10 can be recorded in parallel by rotating the fiber bundle 98. The rotation angle of the fiber bundle 98 can be adjusted to control (e.g., reduce) the spacing between the irradiation spots on the disk 10. For example, the relationship between the pitch of the PM fibers 96 in the fiber bundle 98, the rotation angle of the fiber bundle 98, and the pitch of the tracks 12 in the disk 10 can be expressed by the following equation (2).

ここで、Ptrackはディスク10内のトラック12のピッチであり、Pbundleはファイバ束98内のPMファイバ96のピッチであり、θはファイバ束98が回転する角度である。 Here, P track is the pitch of the track 12 in the disk 10, P bundle is the pitch of the PM fiber 96 in the fiber bundle 98, and θ is the angle at which the fiber bundle 98 rotates.

様々な実施形態では、様々なホログラフィシステムは、データトラック12間の様々な間隔を含むことができる。本技術によれば、ファイバ束98によって出力される照射スポットの所望のトラック間隔を得るために、ファイバ束98を通って伝播するビームの伝播に沿った様々な角度にファイバ束98を回転させることができる。さらに、反対側のファイバ束98は、反対方向からデータ面86内のデータトラック12上で十分に重畳する、逆伝播光波を出力するように回転、又は構成することもできる。   In various embodiments, various holographic systems can include various spacings between data tracks 12. In accordance with the present technique, the fiber bundle 98 is rotated at various angles along the propagation of the beam propagating through the fiber bundle 98 to obtain the desired track spacing of the illumination spot output by the fiber bundle 98. Can do. Further, the opposite fiber bundle 98 can be rotated or configured to output a backpropagating light wave that sufficiently overlaps on the data track 12 in the data surface 86 from the opposite direction.

より小さいトラックピッチを有するトラック12上に照射スポットを形成するのにファイバ束98を回転させることを図14に示す。ある実施形態では、ファイバ束98は、1次元アレイ112の形態とすることができる。このアレイ112は、127μmのファイバ間隔を有することができ、ほぼトラック12に沿って照射スポット110を形成するのに30°の角度θだけ回転することができる。角度θは、トラックピッチPtrackに基づいており、より大きいファイバ束ピッチPbundleは、より小さいトラックピッチPtrackを有するディスク10上に照射スポットを形成するのに、より大きい回転角度θを必要とする可能性がある。 Rotating the fiber bundle 98 to form an illumination spot on the track 12 having a smaller track pitch is shown in FIG. In some embodiments, the fiber bundle 98 can be in the form of a one-dimensional array 112. This array 112 can have a fiber spacing of 127 μm and can be rotated by an angle θ of 30 ° to form an illumination spot 110 approximately along the track 12. The angle θ is based on the track pitch P track , and a larger fiber bundle pitch P bundle requires a larger rotation angle θ to form an illumination spot on the disk 10 having a smaller track pitch P track. there's a possibility that.

ある実施形態では、ファイバ束98は、図15に示すように、2次元ファイバアレイの形態とすることができる。2Dファイバアレイ114は、80μmのファイバ間隔を有することができる。2Dファイバアレイ114は、図14で説明した1Dファイバアレイ112よりも小さいトラックピッチを有することができるので、2.5°のより小さい角度θだけ回転することができる。   In some embodiments, the fiber bundle 98 can be in the form of a two-dimensional fiber array, as shown in FIG. The 2D fiber array 114 can have a fiber spacing of 80 μm. Since the 2D fiber array 114 can have a smaller track pitch than the 1D fiber array 112 described in FIG. 14, it can be rotated by a smaller angle θ of 2.5 °.

1以上の実施形態では、ファイバ束98を通ってディスク10又はディスク10内の1以上のデータ層に伝送される光は、複数の光波を伝送する光学ヘッド(例えば図5の光学ヘッド72)に結合する作像光学素子を使用することによって、所望のデータトラック12上にさらに集束させることもできる。光学ヘッド72は、データ面(例えば、ディスク10の1以上のデータ層)上にファイバ束98から出力される複数のビームによって形成される、照射パターンを縮小するように構成された作像光学素子を含むか、又はその作像光学素子に結合することができる。照射パターンのサイズを縮小することによって、各照射スポットをディスクのデータトラック12に記録する確率が増大する可能性がある。ある実施形態では、画像縮小率と呼ばれる、ファイバ束98から出力される原型と比較した照射パターンを縮小する倍率は、約2:1〜10:1とすることができる。   In one or more embodiments, light transmitted through the fiber bundle 98 to the disk 10 or one or more data layers in the disk 10 is directed to an optical head that transmits multiple light waves (eg, optical head 72 in FIG. 5). Further focusing on the desired data track 12 can also be achieved by using coupled imaging optics. The optical head 72 is an imaging optical element configured to reduce an irradiation pattern formed by a plurality of beams output from the fiber bundle 98 on a data surface (for example, one or more data layers of the disk 10). Or can be coupled to the imaging optics. By reducing the size of the irradiation pattern, the probability of recording each irradiation spot on the data track 12 of the disc may increase. In some embodiments, the magnification, referred to as the image reduction ratio, for reducing the irradiation pattern compared to the prototype output from the fiber bundle 98 can be about 2: 1 to 10: 1.

本明細書では、本発明のある特徴のみを例示及び説明してきたが、当業者なら多くの変形及び変更を想起するであろう。従って添付された特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲内に収まるそのような変形及び変更の全てをカバーすることを意図していることを理解されたい。   Although only certain features of the invention have been illustrated and described herein, many variations and modifications will occur to those skilled in the art. Therefore, it is to be understood that the appended claims are intended to cover all such variations and modifications that fall within the true spirit of the invention.

10 ホログラフィディスク
12 データトラック
14 主軸穴
16 複製システム
18 光源
20 信号ビーム
22 参照ビーム
24 信号変調
26 変調信号ビーム
28 光学素子兼サーボシステム
30 集束信号ビーム
32 光学素子兼サーボシステム
34 集束参照ビーム
36 検出ビーム
38 信号検出
40 プロセッサ
42 単一ビーム手法
44 単一ビーム
46 マスターディスク
48 反射光
50 光作像システム
52 集束反射光
54 単一参照ビーム
56 マイクロホログラム
58 複数平行ビーム手法
60 平行ビーム
62 反射光
64 集束反射光
66 平行参照ビーム
68 マイクロホログラム
70 光学ヘッド
72 複数のビームを伝送する光学ヘッド
74 複数のビームを伝送する光学ヘッド
76 PMファイバ
78 PMファイバ
80 PMファイバ
82 ファイバコア
84 応力ロッド
86 焦点面
88 照射スポット
90 干渉領域
92 焦点面
94 偏光
96 PMファイバ
98 ファイバ束
100 偏光
102 波長
104 波長
106 溝付上部
108 溝付下部
110 照射スポット
112 ファイバアレイ
114 ファイバアレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Holography disk 12 Data track 14 Spindle hole 16 Replication system 18 Light source 20 Signal beam 22 Reference beam 24 Signal modulation 26 Modulation signal beam 28 Optical element and servo system 30 Focused signal beam 32 Optical element and servo system 34 Focusing reference beam 36 Detection beam 38 Signal Detection 40 Processor 42 Single Beam Technique 44 Single Beam 46 Master Disk 48 Reflected Light 50 Optical Imaging System 52 Focused Reflected Light 54 Single Reference Beam 56 Microhologram 58 Multiple Parallel Beam Technique 60 Parallel Beam 62 Reflected Light 64 Focused Reflected light 66 Parallel reference beam 68 Micro hologram 70 Optical head 72 Optical head for transmitting a plurality of beams 74 Optical head for transmitting a plurality of beams 76 PM fiber 78 PM fiber 8 0 PM fiber 82 Fiber core 84 Stress rod 86 Focal plane 88 Irradiation spot 90 Interference region 92 Focal plane 94 Polarization 96 PM fiber 98 Fiber bundle 100 Polarization 102 Wavelength 104 Wavelength 106 Grooved upper part 108 Grooved lower part 110 Illuminated spot 112 Fiber array 114 Fiber array

Claims (8)

光ディスク(10)にビット単位のマイクロホログラムを書き込むためのホログラフィシステム(16)であって、
複数の信号ビーム(20)と複数の参照ビーム(22)とに分割される光源(18)と、
前記複数の参照ビーム(22)を伝送及び出力するように構成された複数の多偏光保持光ファイバ(76、78、80、96)と、
前記複数の多偏光保持光ファイバ(76、78、80、96)によって出力される前記複数の参照ビーム(22)を受けるように構成され、出力された前記複数の参照ビーム(22)を前記光ディスク(10)内の複数の照射スポット(88、110)に集束するように構成された1組の光学要素(32)であって、前記複数の照射スポット(88、110)の各照射スポット(88、110)が、前記光ディスク(10)内の複数のデータトラック(12)のうちの1つの上に位置する、1組の光学要素(28、32)と、
それぞれの照射スポット(88、110)にそれぞれのマイクロホログラムを用いて記録を行うために、前記複数の信号ビーム(20)から得られた複数の変調信号ビーム(26)を、それぞれの照射スポット(88、110)に集束するように構成された光学素子兼サーボシステム(28)と、
を含む、システム(16)。
A holography system (16) for writing a bit-wise micro-hologram on an optical disc (10),
A light source (18) split into a plurality of signal beams (20) and a plurality of reference beams (22);
A plurality of multi-polarization maintaining optical fibers (76, 78, 80, 96) configured to transmit and output the plurality of reference beams (22);
The plurality of reference beams (22) output by the plurality of multi-polarization-maintaining optical fibers (76, 78, 80, 96) are received, and the output reference beams (22) are transmitted to the optical disc. A set of optical elements (32) configured to focus on a plurality of irradiation spots (88, 110) in (10), each irradiation spot (88) of the plurality of irradiation spots (88, 110). 110), a set of optical elements (28, 32) located on one of the plurality of data tracks (12) in the optical disc (10);
In order to perform recording using each micro-hologram for each irradiation spot (88, 110), a plurality of modulated signal beams (26) obtained from the plurality of signal beams (20) are supplied to each irradiation spot ( 88, 110) and an optical element and servo system (28) configured to focus.
A system (16) comprising:
前記複数の照射スポット(88、110)が前記光ディスク(10)内の1つのデータ層にほぼ制限される、請求項1に記載のシステム(16)。   The system (16) of claim 1, wherein the plurality of illuminated spots (88, 110) are substantially limited to a single data layer in the optical disc (10). 前記複数の照射スポット(88、110)が前記光ディスク(10)内の複数のデータ層に分配される、請求項1または2に記載のシステム(16)。   The system (16) according to claim 1 or 2, wherein the plurality of illuminated spots (88, 110) are distributed to a plurality of data layers in the optical disc (10). 前記複数の多偏光保持光ファイバ(76、78、80、96)が、V字溝付き構造体(106、108)を使用して共に束ねられる、請求項1から3のいずれかに記載のシステム(16)。   The system according to any of the preceding claims, wherein the multiple polarization maintaining optical fibers (76, 78, 80, 96) are bundled together using a V-grooved structure (106, 108). (16). 前記複数の多偏光保持光ファイバ(76、78、80、96)が取付部材(98)内に共に束ねられ、
前記取付部材(98)がビーム伝播軸に沿って回転可能である、
請求項1から4のいずれかに記載のシステム(16)。
The plurality of polarization maintaining optical fibers (76, 78, 80, 96) are bundled together in a mounting member (98);
The mounting member (98) is rotatable along a beam propagation axis;
System (16) according to any of claims 1 to 4.
前記複数の多偏光保持光ファイバ(76、78、80、96)が、1次元アレイ(112)内に構成される、請求項1から5のいずれかに記載のシステム(16)。   The system (16) according to any of the preceding claims, wherein the plurality of multi-polarization maintaining optical fibers (76, 78, 80, 96) are configured in a one-dimensional array (112). 前記複数の多偏光保持光ファイバ(76、78、80、96)が、2次元アレイ(114)内に構成される、請求項1から6のいずれかに記載のシステム(16)。   The system (16) according to any of the preceding claims, wherein the plurality of multi-polarization maintaining optical fibers (76, 78, 80, 96) are configured in a two-dimensional array (114). 前記複数の多偏光保持光ファイバ(76、78、80、96)が、1つのコヒーレンス値を有する複数の光波(102、104)を伝送するように構成される、請求項1から7のいずれかに記載のシステム(16)。
The plurality of multi-polarization maintaining optical fibers (76, 78, 80, 96) are configured to transmit a plurality of light waves (102, 104) having a single coherence value. System (16) according to.
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